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锚索抗滑桩是上世纪80年代开始应用的一种新型支挡结构。较普通的悬臂式抗滑桩而言,采用锚索抗滑桩可以减小桩身截面,缩短桩的长度,从而降低工程造价、加快施工进度;另外,由于在抗滑桩的顶部增加了具有强大拉力的锚索,使得桩身内力得到了很大程度的改善,桩身的内力和变位明显减小,抗滑能力增强。因而,锚索抗滑桩已成为当前大中型滑坡治理工程中的一种重要的支挡结构物,受到了人们的广泛关注。尽管锚索抗滑桩在工程上已经取得了广泛应用,但是对于其计算方法和设计理论的研究却远远滞后于工程实践。 本文首先简要地介绍了工程结构优化设计的发展历程及其在土木工程中的应用,然后对锚杆抗滑桩设计中常用的几种方法进行了归纳总结。在考虑锚索和桩协调变形的前提下,着重介绍了预应力锚索桩的横向变形约束地基系数法,该法考虑了锚索和桩的变形协调条件,理论上更加合理。 结合锚杆抗滑桩的模型试验,通过试验数据的分析处理,得到了锚杆抗滑桩的一些受力分布规律,对指导实际工程的设计具有积极的意义。 在工程结构优化设计理论的指导下,对锚杆抗滑桩的优化设计进行了研究。采用数学规划法中的复合形法,选取材料造价为目标函数,取抗滑桩的锚固深度、桩身纵向配筋面积、锚杆锚固长度、锚杆直径为设计变量,建立了锚杆抗滑桩的优化方法,并用matlab语言编制了复合形法的优化程序。 最后选择镇坪县竹溪河街滑坡作为工程实例,对本文提出的锚杆抗滑桩优化方法进行了验证。对比优化前、后的桩身弯矩和优化前、后锚杆抗滑桩的经济效益,发现优化后的桩身弯矩和经济效益均得到了一定程度的改善。